[发明专利]一种基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法

说明书

一种基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法，包括以下步骤：a.在硐室围岩断面均匀布置若干测试钻孔，将钻孔弹模仪送入钻孔不同深度，测试获得距围岩表面不同深度岩体的变形模量；b.测试未损伤岩体变形模量；c.分析各个钻孔内不同深度的岩体变形模量和孔深的关系，建立以岩体变形模量为自变量的无量纲指标即损伤系数公式，将每个钻孔内不同深度测得的变形模量代入损伤系数公式，计算获得的岩体损伤系数，损伤系数从0至1的变化，代表着围岩体从原岩区到扰动区，再到松动区的发展，0<D≤0.2为原岩区，0.2≤D<0.8为扰动区，0.8≤D<1为松动区，损伤系数公式为：。本发明基于原位测试数据，对围岩损伤区实现定量化评价，结果更加符合工程实际。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体地说涉及一种基于原位测试的围岩损伤区定量评价方法，特别是一种基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法。

背景技术

随着我国煤炭资源不断开采，采深逐步加大，地应力与围岩体状态之间的矛盾日益突出，无论是巷道开挖过程中围岩内的应力重分布，还是回采对围岩的扰动作用，都会导致损伤区的产生和发育。巷道支护前围岩损伤区的大小直接决定着巷道支护方案的设计，而支护完成后围岩损伤区的大小及岩体损伤程度则关系着巷道的长期稳定性。理论上巷道的支护设计是以围岩损伤区的大小为基础进行的。实际上，目前在巷道支护设计时，由于无法实现对围岩损伤区的定量评价，往往采用工程类比法进行支护设计，若损伤区过大，支护结构不能有效发挥作用，若损伤区过小，会造成锚杆、锚索等资源的浪费。

发明内容

现有的围岩损伤区测定方法，主要有电阻法，钻孔窥视法，超声波测速法，其中以钻孔窥视法应用最为普遍。实践证明，现有的围岩损伤区测定方法各有优缺点，但是由于它们受测试环境或测试原理等的限制，都无法实现对围岩损伤区及损伤状态的定量评价。因而，如何通过现场测试，能够简单、快速的实现围岩损伤区的定量评价是目前亟待解决的关键技术问题。

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法，该方法通过定义岩体损伤系数，定量获得岩体损伤状态指标，基于绘图法可直观的对围岩损伤区进行定量化描述，操作方法简单且可靠。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法，包括以下步骤：

a.在硐室围岩断面均匀布置若干测试钻孔，将钻孔弹模仪送入钻孔不同深度，测试获得距围岩表面不同深度岩体的变形模量E_i；

b.测试未损伤岩体变形模量E_∞；

c.分析各个钻孔内不同深度的岩体变形模量E_i和孔深的关系，建立以岩体变形模量为自变量的无量纲指标即损伤系数公式，将每个钻孔内不同深度测得的变形模量代入损伤系数公式，计算获得的岩体损伤系数，损伤系数从0至1的变化，代表着围岩体从原岩区到扰动区，再到松动区的发展，0<D≤0.2为原岩区，0.2≤D<0.8为扰动区，0.8≤D<1为松动区，

其中损伤系数公式为：

上述基于围岩变形模量测试的损伤区定量化评价方法，所述步骤a硐室截面为圆形或矩形断面时，距硐室中心为中心呈辐射状布置至少8个钻孔，钻孔垂直硐室表面，钻孔深度大于等于硐室最大断面尺寸的3倍。